化工原理課程設計-- 脫除燃煤鍋爐煙道氣二氧化硫廢氣吸收塔的設計

1、<p>　　《化工原理》課程設計</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　脫除燃煤鍋爐煙道氣二氧化硫廢氣吸收塔的設計</p><p>　　DESIGN ABSORB TOWER FOR REMOVAL SO2 FLOM FLOW GAS OF COAL COMBUSION BOILER</p>&

2、lt;p>　　學院（部）： 材料科學與工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2012年 月 日</p>

3、<p>　　課程設計（論文）任務書</p><p>　　院系： 化學工程學院 教研室： 化工基礎教研室 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設計是參考天津大學出版社出版的《化工原理課程設計》教材而改編設計的。</p><p>　　氣體

4、吸收是氣體混合物中一種或多種組分溶解于液體的一種分離操作，這種操作在工廠里廢氣排除的過程中起到很重要的作用。實現(xiàn)吸收操作的主體塔設備主要分為板式塔和填料塔。由于填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單，阻力小，加工容易，可用耐腐蝕材料制作，吸收效果好，裝置靈活等優(yōu)點，故在化工、環(huán)保、冶煉等工業(yè)吸收操作中多為填料塔。</p><p>　　特別是近年來填料塔技術獲得長足發(fā)展，性能優(yōu)良的新型散裝和規(guī)整填料的相繼問世，塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)和設備的改進，

5、改善了填料層內(nèi)氣液相的均布與接觸情況，使填料塔的負荷通量加大、壓降小、分離效率高、放大效應減小、生產(chǎn)能力大等優(yōu)點，促使填料塔的應用日益廣泛。</p><p>　　本設計的目的主要是脫除燃煤鍋爐煙道氣中的二氧化硫，從而減少燃煤煙道中二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴?。本設計任務是用20℃清水洗收錄其中的SO2。對于氣體的吸收應該采用氣液傳質(zhì)設備填料塔，因為它具有較高的比表面積。用水吸收SO2屬中等溶解度的吸收過程，為提高傳質(zhì)效率

6、，選用逆流吸收流程。在此吸收過程中，選用金屬拉西環(huán)填料。梁型支承板的性能優(yōu)良，有利于氣液傳質(zhì)，因此選用梁型支承板。</p><p>　　設計者: </p><p>　　日期：2012年6月26日</p><p><b>　　目 錄</b></p&g

7、t;<p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1.1吸收技術概況5</p><p>　　1.2 吸收設備的發(fā)展7</p><p>　　1.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應用8</p><p>　　第2章 設計方案9</p><p>　　2.1吸收劑的選擇9&

8、lt;/p><p>　　2.2 吸收流程的選擇9</p><p>　　2.2.2吸收裝置的流程10</p><p>　　2.3吸收塔設備及填料的選擇11</p><p>　　2.4 吸收劑再生方法的選擇13</p><p>　　2.5 操作參數(shù)的選擇13</p><p>　　第三章 氣

9、液平衡與物料衡算14</p><p>　　3.1　氣液平衡數(shù)據(jù)14</p><p>　　3.2　基礎物性數(shù)據(jù)14</p><p>　　3.3　物料衡算15</p><p>　　第四章 塔的主要設備尺寸設計16</p><p>　　4.1 塔徑的計算16</p><p>　　4.2

10、 填料層高度的計算18</p><p>　　4.3填料層壓降的計算20</p><p>　　工藝設計計算結(jié)果匯總與主要符號說明21</p><p>　　設計過程的評述和有關問題的討論24</p><p><b>　　主要參考文獻24</b></p><p><b>　　結(jié)束語

11、25</b></p><p><b>　　附圖26</b></p><p>　　吸收操作系統(tǒng)的工藝流程圖28</p><p>　　吸收操作系統(tǒng)的設備條件圖29</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1吸收

12、技術概況</b></p><p><b>　　利用混合氣體中各組</b></p><p>　　分在同一種溶劑（吸收劑）中溶解度的不同分離氣體混合物的單元操作稱為吸收。吸收是分離氣體混合物最常見的單元操作之一。</p><p>　　工業(yè)吸收操作是在吸收塔內(nèi)進行的。在吸收操作中，通常將混合氣體中能夠溶解于溶劑中的組分稱為溶質(zhì)或吸收質(zhì)，以

13、A表示;而不溶或微溶的組分稱為載體或惰性氣體，以B表示；吸收所用的溶劑稱為吸收劑，以S表示；經(jīng)吸收后得到的溶液稱為吸收液;被吸收后排出吸收塔的氣體稱為吸收尾氣。吸收就是吸收質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)入液相的過程。</p><p>　　吸收過程通常在吸收塔中進行。根據(jù)氣、液兩相的流動方向，分為逆流操作和并流操作兩類，工業(yè)生產(chǎn)中以逆流操作為主，吸收劑以塔頂加入自上向下流動，與從下向上流動的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化

14、后的氣體從塔頂排出。吸收塔操作示意圖如圖2-1所示。</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)中，除以制取溶液產(chǎn)品為目的的吸收(如用水吸收HCl氣制取鹽酸等)之外，大都要將吸收液進行解吸，以便得到純凈的溶質(zhì)或使吸收劑再生后循環(huán)使用。解吸也稱為脫吸，它是使溶質(zhì)從吸收液中釋放出來的過程，解吸通常在解吸塔中進行。圖2-2所示為洗油脫除煤氣中粗苯的流程簡圖。圖中虛線左側(cè)為吸收部分，在吸收塔中，苯系化合物蒸汽溶解于洗油中，吸收了粗苯

15、的洗油(又稱富油)由吸收塔底排出，被吸收后的煤氣由吸收塔頂排出。圖中虛線右側(cè)為解吸部分，在解收塔中，粗苯由液相釋放出來，并為水蒸汽帶出，經(jīng)冷凝分層后即可獲得粗苯產(chǎn)品，解吸出粗苯的洗油(也稱為貧油)經(jīng)冷卻后再送回吸收塔循環(huán)使用。</p><p>　　吸收塔設備是氣液接觸的傳質(zhì)設備，一般可分為逐級接觸型和微分接觸型兩類。板式塔屬于逐級接觸型的氣液傳質(zhì)設備，它是在塔體內(nèi)按照一定距離設置許多塔盤，氣體以鼓泡或噴射的方式穿

16、過塔盤上的液層。填料塔屬于微分接觸型氣液傳質(zhì)設備，它是在塔體內(nèi)裝有一定數(shù)量的填料，填料的作用是提供氣液間的傳質(zhì)面積。在塔內(nèi)液體沿填料表面下流，形成一層薄膜，氣體沿填料空隙上升，在填料表面的液層與氣體的界面上進行傳質(zhì)過程。</p><p>　　1.2 吸收設備的發(fā)展</p><p>　　吸收操作主要在填料塔和板式塔中進行，幾種常用的吸收塔有填料塔、湍球塔、板式塔等。其中填料塔的應用較為廣泛。

17、</p><p>　　填料塔的歷史較久，早在19世紀中期已開始用于生產(chǎn)，到20世紀初，人們以碎石、短管段等為填料用來蒸餾原油，改進了原來的釜式蒸餾技術，促進了石油工業(yè)的發(fā)展。但由于當時對填料兩相的流動研究很少，塔的優(yōu)越性未能全部發(fā)揮，故不久就為泡罩塔所取代。后來隨著石油、酸堿、肥料、石油化工等工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對填料塔的實踐和認識才進一步不斷加深，制造了多種形式的填料；對填料塔的壓降和泛點得出了較為可靠的關聯(lián)式

18、，為設計和操作提供了依據(jù)。</p><p>　　填料塔，它由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進出口接管等部件組成，塔外殼多采用金屬材料，也可用塑料制造。</p><p>　　填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機械強度、密度小、價格低廉等。常用的

19、填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、弧鞍形和矩鞍形填料，20世紀80年代后開發(fā)的新型填料如QH—1型扁環(huán)填料、八四內(nèi)弧環(huán)、刺猬形填料、金屬板狀填料、規(guī)整板波紋填料、格柵填料等，為先進的填料塔設計提供了基礎。</p><p>　　塔填料的研究與應用已獲得長足的發(fā)展，鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、萊佛厄派克環(huán)、金屬環(huán)矩鞍等的出現(xiàn)標志著散裝填料朝高通量、高效率、低阻力方向發(fā)展有新的突破。規(guī)整填料在工業(yè)裝置大型化和要求高分離效率的情況下，倍受重視，

20、已成為塔填料的重要品種。其中金屬與塑料波紋板造價適中，抗污力強，操作性能好，并易于工業(yè)應用，可作為通用填料使用；柵格填料對液體負荷和允許壓降要求苛刻的過程十分有利，并具有自凈機能，即使應用在污垢系統(tǒng)也能長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；脈沖填料獨特的結(jié)構(gòu)使之在大流量、大塔徑下也不會發(fā)生偏流，極易工業(yè)放大，從發(fā)展上看很有希望。</p><p>　　近年來，工程界對填料塔進行了大量的研究工作，主要集中在以下幾個方面：</p>

21、<p>　　開發(fā)多種形式、規(guī)格和材質(zhì)的高效、低壓降、大流量的填料；</p><p>　　與不同填料相匹配的塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)；</p><p>　　填料層中液體的流動及分布規(guī)律；</p><p><b>　　蒸餾過程的模擬。</b></p><p>　　填料塔的基本特點是結(jié)構(gòu)簡單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐

22、蝕材料制造等。對于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。過去，填料塔多推薦用于0.6～0.7m以下的塔徑。近年來，隨著高效新型填料和其他性能內(nèi)件的開發(fā)，以及人們對填料流體力學，放大效應及傳質(zhì)機理的深入研究，使填料塔技術得到了迅速發(fā)展。</p><p>　　1.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應用</p><p>　　氣體吸收在化工生產(chǎn)中的應用大致有以下幾種。 </p><p>

23、;　　制備液體產(chǎn)品 如用水吸收HCL制備鹽酸，用水吸收甲醛蒸汽制福爾馬林溶液等，都是吸收操作。</p><p>　　凈化氣體或精制氣體 如用水脫除合成氨原料中的CO2，用丙酮脫除石油裂解氣中的乙炔等，其目的是出去氣體中的有害成分，便于氣體在工序中能順利進行。</p><p>　　回收有用物質(zhì) 工藝尾氣中含有一些有價值的物質(zhì)，，通過吸收可以為這些物質(zhì)找到新的用途，做到物盡其用。<

24、/p><p>　　保護環(huán)境 在排放到大氣的工藝尾氣中可能含有對人或其他生物有害的物質(zhì)，比如硫的化合物、氨的化合物等。這些有害物質(zhì)如果不除，將造成環(huán)境污染。通過吸收，可以在排放前除去這些有害物，做到達標排放。</p><p><b>　　第2章 設計方案</b></p><p><b>　　2.1吸收劑的選擇</b><

25、/p><p>　　吸收操作的好壞在很大程度上取決于吸收劑的性質(zhì)。選擇吸收劑時在，主要考慮以下幾點：</p><p>　　(1) 溶解度大 吸收劑對溶質(zhì)組分的溶解度越大，則傳質(zhì)推動力越大，吸收速率越快，且吸收劑的耗用量越少，操作費用較低。 </p><p>　　(2) 選擇性好 吸收劑應對溶質(zhì)組分有較大的溶解度，而對混合氣體中的其它組分溶解度甚微，否則不能實現(xiàn)有效的分

26、離。 </p><p>　　(3) 揮發(fā)性好 在吸收過程中，吸收尾氣往往為吸收劑蒸汽所飽和。故在操作溫度下，吸收劑的蒸汽壓要低，以減少吸收劑的損失量。 </p><p>　　(4) 粘度低 吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動阻力越小，擴散系數(shù)越大，這有助于傳質(zhì)速率的提高。</p><p>　　(5) 易再生 當富液不作為產(chǎn)品時，吸收劑要易再生，以降低

27、操作費用。要求溶解度對溫度的變化比較敏感，即不僅在低溫下溶解度要大，平衡分壓要小；而且隨著溫度升高，溶解度應迅速下降，平衡分壓應迅速上升，則被吸收的氣體解吸，吸收劑再生方便。 </p><p>　　(6) 其它 所選用的吸收劑應盡可能無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、價廉易得，且化學性質(zhì)穩(wěn)定、經(jīng)濟安全。</p><p>　　在實際生產(chǎn)中滿足所有要求的吸收劑是不存在的。應從滿足工

28、藝要求出發(fā)，對可供選擇的吸收劑做全面的評價，作出科學、經(jīng)濟、合理的選擇。</p><p>　　綜上所述，考慮吸收劑的選用標準，在二氧化硫的吸收過程中，采用清水為吸收劑。</p><p>　　2.2 吸收流程的選擇</p><p>　　2.2.1 氣體吸收過程分類</p><p>　　氣體吸收過程通常按以下方法分類。 </p>&

29、lt;p>　　(1) 單組分吸收與多組分吸收:　吸收過程按被吸收組分數(shù)目的不同，可分為單組分吸收和多組分吸收。若混合氣體中只有一個組分進入液相，其余組分不溶（或微溶）于吸收劑，這種吸收過程稱為單組分吸收。反之，若在吸收過程中，混合氣中進入液相的氣體溶質(zhì)不止一個，這樣的吸收稱為多組分吸收。 </p><p>　　(2) 物理吸收與化學吸收: 在吸收過程中，如果溶質(zhì)與溶劑之間不發(fā)生顯著的化學反應，可以把吸收過

30、程看成是氣體溶質(zhì)單純地溶解于液相溶劑的物理過程，則稱為物理吸收。相反，如果在吸收過程中氣體溶質(zhì)與溶劑(或其中的活潑組分)發(fā)生顯著的化學反應，則稱為化學吸收。 </p><p>　　(3) 低濃度吸收與高濃度吸收: 在吸收過程中，若溶質(zhì)在氣液兩相中的摩爾分率均較低（通常不超過0.1），這種吸收稱為低濃度吸收；反之，則稱為高濃度吸收。對于低濃度吸收過程，由于氣相中溶質(zhì)濃度較低，傳遞到液相中的溶質(zhì)量相對于氣、液相流率

31、也較小，因此流經(jīng)吸收塔的氣、液相流率均可視為常數(shù)。 </p><p>　　(4) 等溫吸收與非等溫吸收: 氣體溶質(zhì)溶解于液體時，常由于溶解熱或化學反應熱，而產(chǎn)生熱效應，熱效應使液相的溫度逐漸升高，這種吸收稱為非等溫吸收。若吸收過程的熱效應很小，或雖然熱效應較大，但吸收設備的散熱效果很好，能及時移出吸收過程所產(chǎn)生的熱量，此時液相的溫度變化并不顯著，這種吸收稱為等溫吸收。 </p><p>

32、　　2.2.2吸收裝置的流程</p><p>　　吸收裝置的流程主要有以下幾種。</p><p>　　（1）逆流操作 氣相自塔底進入塔頂排出，液相自塔頂進入塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特點是，傳質(zhì)平均推動力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。</p><p>　?。?）并流操作 氣液兩相均從塔頂流向塔底，此即并流操作。并流操作

33、的特點是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。并流操作通常用于以下情況：當吸收過程的平衡曲線較平坦時，流向?qū)ν苿恿τ绊懖淮?；易溶氣體的吸收或處理的氣體不需要吸收很完全；吸收劑用量特別大，逆流操作易引起液泛。</p><p>　?。?）吸收劑部分再循環(huán)操作 在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，即為部分再循環(huán)操作。通常用于以下情況：當吸收劑用量較小，為提高

34、塔的液體噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫升，需取出一部分熱量。該流程特別適宜于相平蘅常數(shù)m植很小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。應予指出，吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動力要低，且需要設置循環(huán)泵，操作費用增加。</p><p>　　（4）多塔串聯(lián)操作 若設計的填料層高度過大，或由于所處理物料等原因需要經(jīng)常清理調(diào)料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個串聯(lián)的塔內(nèi)，每個吸收塔通過

35、的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。此種操作因塔內(nèi)需要留較大空間，輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加，使設備投資加大。</p><p>　?。?）串聯(lián)—并聯(lián)混合操作 若吸收過程處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過大，操作氣速勢必很?。ǚ駝t易引起塔的液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。實際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)、液相作并聯(lián)的混合流程。</p><p>　　用水吸收二氧化硫?qū)僦?/p>

36、等溶解度的吸收過程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且二氧化硫不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?lt;/p><p>　　2.3吸收塔設備及填料的選擇</p><p>　　2.3.1 吸收塔設備</p><p>　　對于吸收過程，塔設備有多種，如何選擇合適的類型是進行工業(yè)設計的首要工作。而進行這一項工作則主要對吸收過程進行充分的研究后，并經(jīng)過多方案對比方能得

37、到較滿意的結(jié)果。一般而言，吸收用塔設備與精餾過程所需要的塔設備具有相同的原則要求，即用較小直徑的塔設備完成規(guī)定的處理量，塔板或填料層阻力要小，具有良好的傳質(zhì)性能，具有合適的操作彈性，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，易于制造、安裝、操作和維修等。</p><p>　　但作為吸收過程，一般具有操作液氣比大的特點，因而更適用于填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于過程節(jié)能，所以對于吸收過程來說，以采用填料塔居多。但在液體流率很低

38、難以充分潤濕填料，或塔徑過大，使用填料不很經(jīng)濟的情況下，以采用板式塔為宜。</p><p>　　本設計過程采用填料塔作為吸收設備。</p><p>　　2.3.2 填料的選擇</p><p>　　塔填料是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設計的重要環(huán)節(jié)。填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料

39、和規(guī)整填料兩大類。</p><p>　　散裝填料是一個個具有幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機方式堆積在塔內(nèi)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為環(huán)形，鞍形，環(huán)鞍形及球形填料。幾種較典型和成熟的散裝填料如下：</p><p>　　（1）拉西環(huán)填料 拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料,其結(jié)構(gòu)為外徑與高度相等的圓環(huán),可以用陶器,塑料,金屬等材質(zhì)制造。拉西環(huán)填料的氣液分布較差,傳質(zhì)效率低,阻力大,通量小,目前工業(yè)

40、上也很少應用。</p><p>　?。?）鮑爾環(huán)填料 鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎上改進而得.其結(jié)構(gòu)為在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔,被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍和壁面相連,另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲,形成內(nèi)伸的舌葉,諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭，可用陶器,塑料,金屬等材質(zhì)制造。 鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔,大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率,氣體阻力小,液體的分布均勻,與拉西環(huán)相比,其通量可以增加50%以上,傳質(zhì)效率可以增加30%左右

41、。鮑爾環(huán)是目前應用最廣的填料之一。</p><p>　?。?）階梯環(huán)填料 階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進。與鮑爾環(huán)相比, 階梯環(huán)高度減少了一半,并在一端增加了一個錐形翻邊。 階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán),成為目前使用的環(huán)行填料中最為優(yōu)良的一種。</p><p>　?。?）弧鞍填料 其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質(zhì)材料制成。它的特點是表面全部敞開，不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻流動，表面利用率高，流

42、道呈弧形，流動阻力小。但缺點是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降低。</p><p>　　（5）矩鞍填料 堆積時不回發(fā)生套疊，液體分布均勻。一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。</p><p>　?。?）環(huán)矩鞍填料 環(huán)矩鞍填料是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點而設計出的一種新型填料，它一般由金屬材料制成。其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)。</p><p&g

43、t;　　1.散裝填料規(guī)格的選擇 散裝填料的規(guī)格通常指填料的公稱直徑.工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16, DN25, DN38, DN50, DN76等幾種規(guī)格.同類填料,尺寸越小,分離效率越高,但阻力增加,通量減小,填料費用也增加很多.而大尺寸的填料應用于小直徑塔中,又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴重的壁流,使塔的分離效率降低.因此,對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定,常用填料的塔徑與填料公稱直徑比值D/d的推薦值列于表5-9。</p

44、><p>　　2.規(guī)整填料規(guī)格的選擇從略。</p><p>　　應予指出,一座填料塔可以選用同種類型、同一規(guī)格的填料,也可選用同種類型、不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料；也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料,而有的塔段可選用散裝填料。設計時應靈活掌握,根據(jù)技術經(jīng)濟統(tǒng)一的原則來選用填料的規(guī)格。</p><p>　　在選擇塔填料時應考慮如下幾個問題：<

45、;/p><p>　?。?）比表面積要大 比表面積a是指單位體積的填料層所具有的表面積，大的比表面積和良好的潤濕性能有利于傳質(zhì)速率的提高。</p><p>　?。?）空隙率大 空隙率ε是指單位體積的填料所具有的空隙體積，填料的空隙率大，氣液通過的能力大，氣體流動的阻力小，填料的空隙率一般在0.45-0.95范圍。</p><p>　?。?）堆積密度小 堆積密度ρ是

46、指單位體積填料的質(zhì)量，在機械強度允許的條件下，填料壁要盡量減薄，以減小填料的堆積密度，從而既可降低成本又可增加空隙率。</p><p>　　（4）填料的幾何形狀 填料的幾何形狀對填料的流體力學和傳質(zhì)性能有著重要的影響。</p><p>　?。?）填料的材質(zhì) 工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類，不同的材質(zhì)適應于不同的操作條件。</p><p>　　該流程

47、的操作壓力及溫度較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料，在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用DN38聚丙烯階梯環(huán)填料。</p><p>　　拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料，其結(jié)構(gòu)為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用于陶瓷，塑料，金屬等材質(zhì)的制造。金屬填料可用多種材質(zhì)制成，金屬材質(zhì)的選擇主要是根據(jù)物系的腐蝕性和金屬材質(zhì)的耐腐蝕性來綜合考慮。金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)（0.2~1.0mm），與同種類型，同種規(guī)格的陶

48、瓷，塑料填料相比，它的通氣量打，氣體阻力小，且具有很高的抗沖壓能力，能在高溫，高壓，高沖擊強度下使用，工業(yè)運用主要以金屬填料為主。</p><p><b>　　其主要性能參數(shù)為：</b></p><p>　　比表面積 =132.5m</p><p>　　孔隙率

49、 =0.91</p><p>　　形狀修正系數(shù) =1.45</p><p>　　填料因子 =170m</p><p><b>　　A=0.204</b></p><p>　　2.4 吸收劑再生方法的選擇</p><p>

50、　　使溶解于液相中的氣體釋放出來的操作稱為解吸。其操作方法通常是使富液與惰性氣體或蒸汽逆流接觸，富液自解吸塔頂引入，在其下流過程中與來自塔底的惰性氣體或蒸汽相遇，吸收質(zhì)逐漸從溶液中釋放出來，在塔頂?shù)玫轿召|(zhì)與惰性氣體或蒸汽的混合物，在塔底得到較純凈的吸收劑。在本設計操作中，規(guī)定吸收二氧化硫后的水，經(jīng)富液泵送入再生塔頂，用燃料氣進行氣提解吸操作，解吸后的水經(jīng)貧油泵，送回吸收塔，循環(huán)使用，氣提氣則進入燃料處理系統(tǒng)。</p>&

51、lt;p>　　2.5 操作參數(shù)的選擇</p><p>　　吸收過程的操作參數(shù)主要包括吸收（或再生）壓力、吸收（或再生）溫度以及吸收因子（或解吸因子）。這些條件的選擇應充分考慮前后工序的工藝參數(shù)，從整個過程的安全性、可靠性、經(jīng)濟性出發(fā)，利用過程的模擬計算，經(jīng)過多方案對比優(yōu)化得出過程參數(shù)。</p><p><b>　　操作壓力選擇</b></p>&l

52、t;p>　　本任務中已經(jīng)給出是常壓操作，所以不需要再對其進行考慮。</p><p><b>　　操作溫度選擇</b></p><p>　　本任務中已經(jīng)給出操作溫度是20℃</p><p>　　吸收因子和解吸因子選擇</p><p>　　吸收因子和解吸因子是一個關聯(lián)了氣體處理量，吸收劑用量以及氣液平衡常數(shù)的綜合過程參

53、數(shù)。吸收因子和解吸因子的取值大小對過程的經(jīng)濟性影響很大，選用大的吸收因子，則過程的設備費用降低而吸收劑用量或循環(huán)量加大，操作費用升高。若吸收因子較小，則過程推動力減小，塔必然很高。在設計上，兩者的數(shù)值應該以過程的總費用最低為目標函數(shù)進行設計后確定[10]。</p><p>　　第三章 氣液平衡與物料衡算</p><p>　　3.1　氣液平衡數(shù)據(jù)</p><p>

54、<b>　?。ā┖嗬禂?shù)E</b></p><p>　　對溶解度較小的難溶氣體，或低濃度氣體（〈10%）的氣體混合物，吸收液相為稀溶液時，氣液平衡關系可用亨利定律表達。</p><p><b>　　p</b></p><p>　　式中 p*----平衡時溶質(zhì)在氣相中的分壓，kPa </p><p&

55、gt;　　x-----平衡時溶質(zhì)在液相中的摩爾分率；</p><p>　　E-----亨利系數(shù)，kPa。</p><p>　　3.2　基礎物性數(shù)據(jù)</p><p>　　（1） 液相物性數(shù)椐：</p><p>　　對低濃度吸收過程，溶劑的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得，20℃時水的有關物性數(shù)據(jù)如下：</p><p

56、><b>　　密度為 ： </b></p><p><b>　　粘度為 ： </b></p><p>　　表面張力為： </p><p>　　SO在水中的擴散系數(shù)為 ： </p><p><b>　　氣相物性數(shù)據(jù)</b></p><

57、;p><b>　　SO的吸收率=</b></p><p><b>　　SO摩爾分率=</b></p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：</p><p>　　混合氣體的平均密度為：</p><p><b>　　kg/m</b></p><p>

58、　　混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊得20空氣的粘度為：</p><p>　　查手冊得SO在空氣中的擴散系數(shù)為：</p><p>　?。?）氣液相平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　由手冊查得，常壓下20時SO在水中的亨利系數(shù)為：</p><p><b>　　相平衡常數(shù)為：</b></p><p&

59、gt;<b>　　溶解度系數(shù)為：</b></p><p><b>　　3.3　物料衡算</b></p><p><b>　　進塔氣相摩爾比為：</b></p><p><b>　　出塔氣相摩爾比為：</b></p><p>　　進塔惰性氣相流量為：<

60、/p><p>　　該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按下式計算，即：</p><p>　　對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為：</p><p><b>　　取操作液氣比為：</b></p><p><b>　　)</b></p><p>　　第四章 塔的主要

61、設備尺寸設計</p><p><b>　　4.1 塔徑的計算</b></p><p>　　采用Eckert通用關聯(lián)圖計算泛點氣速。</p><p><b>　　氣相質(zhì)量流量為：</b></p><p>　　液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計算，即：</p><p>　　Ecke

62、rt通用關聯(lián)圖的橫坐標為：</p><p><b>　　查附圖1得：</b></p><p>　　選用D的塑料鮑爾環(huán) 查表1得：</p><p><b>　　取</b></p><p>　　圓整塔徑取D=3.7m</p><p><b>　　泛點率校核：</

63、b></p><p><b>　?。ㄔ谠试S范圍內(nèi)）</b></p><p><b>　　填料規(guī)格校核：</b></p><p><b>　　液體噴淋密度校核：</b></p><p><b>　　取最小潤濕速率為</b></p><

64、;p><b>　　查附錄一得：</b></p><p>　　經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=3700mm合理</p><p>　　4.2 填料層高度的計算</p><p><b>　　脫吸因數(shù)為</b></p><p><b>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為</b></p

65、><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度選用修正的恩田關聯(lián)式計算：</p><p><b>　　查表2得</b></p><p><b>　　液體質(zhì)量通量為</b></p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計算：</p><p><b>　　氣體質(zhì)量通量為</b>&l

66、t;/p><p>　　液膜吸收系數(shù)由下式計算：</p><p><b>　　由,查表3得：</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　由 </b></p><p>　　由

67、 </p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　設計取填料層高度為</b></p><p>　　查表4，對于塑料鮑兒環(huán)填料，。</p&g

68、t;<p><b>　　取</b></p><p>　　計算得填料層高度為6800mm,小于推薦分段高度,故不需要分段。</p><p>　　4.3填料層壓降的計算</p><p>　　采用Eckert通用關聯(lián)圖計算填料層壓降。</p><p><b>　　橫坐標為</b></p

69、><p><b>　　查表5得，</b></p><p><b>　　縱坐標為</b></p><p><b>　　查圖5-21得</b></p><p><b>　　填料層壓降為</b></p><p>　　工藝設計計算結(jié)果匯總與主要

70、符號說明</p><p>　　吸收塔的吸收劑用量計算總表 表-1</p><p>　　塔設備計算總表表-2</p><p>　　塔設備計算總表表-3</p><p>　　塔設備計算總表表-4</p><p>　　設計過程的評述和有關問題的討論</p><p>　　對吸收單元的操作型設計與計算

71、，在工業(yè)生產(chǎn)中起著非常重要的作用，要求也很嚴格，設計合理與實用性好是必須的。</p><p>　　為使化工生產(chǎn)更加便捷，操作費用低廉，有些工藝材質(zhì)需要加以改進，如塔填料。同時也要注意相關附屬設備的選擇，如選泵，要從多方面考慮，管道的直徑，管中流速，流量等。</p><p>　　任務的完成過程是艱辛的，也是快樂的。艱辛是由于缺少這方面的知識和經(jīng)驗，從一開始的不知所措，到現(xiàn)在數(shù)據(jù)的基本完成，一

72、路走來是坎坎坷坷?？鞓肥且驗樵谶@次設計中，我得到了同學的無限幫助和鼓舞，并且學到了知識，增加了實踐經(jīng)驗。為了能更好的完成本次課程設計，需要查閱大量的文字資料，這需要有翻閱文獻的能力。所以，在平時我們要盡力開拓自己的知識面。更重要的是，我明白了理論和實踐之間的差別，對我來說，它們之間的距離太大了。因此在設計過程中也出現(xiàn)了不少問題，有設備的選擇上的，也有軟件應用方面的。出現(xiàn)問題時，同學們給了我很大的幫助，也非常感謝老師給我們一個鍛煉自己的機

73、會！</p><p>　　在以后的學習中，我會更加注重理論與實踐的結(jié)合，做到能用所學知識解決一些實際問題，并且爭取實踐機會。</p><p><b>　　主要參考文獻</b></p><p>　　1、譚天恩等編 《化工原理（下冊）》</p><p>　　p34 例5-4 ；</p><p>　　p

74、41例9-7 ；</p><p>　　p62 KLa 關聯(lián)式(9-91)；</p><p>　　2、天津大學化工原理教研室編 《化工原理課程設計》 p114-149</p><p>　　3、黃英主編《化工過程設計》，化學工業(yè)出版社</p><p>　　4、《化工設計全書》編輯委員會.金國淼等編.《吸收設備》化學工業(yè)出版社</p>

75、;<p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　通過這次課程設計讓我明白兩點：細心與合作。理論上我一個人是可以完成的，但我并不能保證計算過程不出錯誤，更為可怕的是除了錯我還不知道。整個課程設計我做了3遍，第一次是看了別人的數(shù)據(jù)知道自己有個數(shù)據(jù)出錯，導致后面全算錯；第二次是我操作點在負荷性能圖外，因為我的粗心了，沒辦法，只能重來了。通過本次設計，我算是初步體驗了課程設計

76、的艱難，當然，還有點點樂趣與成就感，為以后的課程設計專業(yè)課做好了初步的心理準備，呵呵，也算是大致達到了這次設計的目的。</p><p><b>　　附圖：</b></p><p><b>　　附錄2 </b></p><p><b>　　附錄3</b></p><p>